[發明專利]一種甲烷化工藝

有效

• 申請號: 201210532966.0
• 申請日: 2012-12-12
• 公開（公告）號: CN103865600A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 朱艷芳;魏士新;蔡進;吳琳;孟建;張杰;陳長新;蔡成偉;吳學其;檀結東
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;南化集團研究院
• 主分類號: C10L3/08
• 分類號: C10L3/08
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 湯志武

技術領域

本發明屬于新能源利用技術領域。涉及一種甲烷化工藝，尤其是一種煤基合成氣制備代用天然氣的甲烷化工藝。

背景技術

天然氣是一種使用安全、熱值高的清潔能源，其主要成分是甲烷，與相同質量的煤炭相比，燃燒排放的CO僅為煤炭的40％，沒有廢水、廢渣產生。

近幾年，隨著“陜氣進京”、“西氣東輸”等國家級燃氣輸送工程的相繼建成和投入使用，天然氣的需求量呈爆發式增長。據預測，2015年，中國天然氣的需求量將達到1700-2100億Nm³，而同期的天然氣產量只能達到1400億Nm³，供需缺口約300-700億Nm³。為了解決我國天然氣的供需矛盾問題，除了立足國內資源并積極利用世界其他國家的天然氣資源外，還需尋求其他替代途徑。而我國煤炭資源相對豐富，目前煤碳的利用主要是直接燃料，利用效率低，并且在燃燒過程中排放大量有害物質污染環境；還有煤化工的用煤占據了大量的運輸資源，運輸負荷重。因此，利用我國相對豐富的煤碳資源，通過煤氣化、變換、凈化得到合成氣進行甲烷化反應，集中建設多套大型的煤基合成氣制備代用天然氣裝置，生產符合我國天然氣管道輸送標準的高熱值清潔代用天然氣（SNG）勢在必行。?

目前，用煤氣化合成氣生產代用天然氣受到廣泛關注。將煤基合成氣中的H₂、CO、CO₂進行甲烷化反應可制取代用天然氣，甲烷化過程中發生的反應主要包括：??

?????CO+3H₂＝CH₄+H₂O+206KJ/mol?????????(1)??

?????CO2+4H₂＝CH₄+2H₂O+165KJ/mol???????(2)

甲烷化反應是在催化劑作用下的強放熱反應。由于煤基合成氣中CO含量較高，而甲烷化反應的放熱量很大，每1個百分點的CO甲烷化可產生71℃的絕熱溫升，每1個百分點的CO₂甲烷化可產生60℃的絕熱溫升。故需控制煤基合成氣甲烷化過程中甲烷化反應的溫度，防止反應器中催化劑的過熱而引起的催化劑失活和損壞設備；另一方面，高效回收利用強放熱反應放出的大量熱，有效控制甲烷化的反應溫度，會使反應平衡向左移動，提高甲烷化反應轉化率。

目前國內有報導的在建或規劃建設的煤制天然氣項目已近32個，規劃產能達1300億m³/a，但這些項目大都采用國外技術。國內也有一些裝置采用焦爐氣甲烷化來生產代用天然氣，但該方法應用范圍比較窄，生產能力較小，不適宜大規模提供天然氣。因此研發能量利用率高，經濟、環保、轉化率高適合大型工業裝置生產的甲烷化工藝迫在眉睫。

發明內容

本發明是提供一種煤基合成氣制備代用天然氣的甲烷化反應工藝，利用該工藝控制甲烷化反應溫度、提高產品轉化率及能量利用率、同時降低循環壓縮機功耗，制的符合天然氣管輸要求的代用天然氣。?

為了實現上述發明目的，本發明采用的技術方案如下：

一種煤基合成氣制備代用天然氣的甲烷化工藝，包括如下工藝過程：煤基合成氣經過精脫硫、變換后新鮮氣分兩股新鮮氣A、B，新鮮氣A與第一甲烷化反應器出來的一反產品氣換熱后進入電加熱器，再與循環氣混合進入第一甲烷化反應器進行甲烷化反應，新鮮氣B與一反產品氣混合進入第二甲烷化反應器進行甲烷化反應，二反產品氣分兩部分：一部分經循環壓縮機循環進入第一甲烷化反應器，?另一部分直接進入第三甲烷化反應器進行甲烷化反應，三反產品氣冷凝分離后進入第四甲烷化反應器進行甲烷化反應，再經過冷凝分離，得到含甲烷95%以上的代用天然氣。

所述的第一甲烷化反應器入口，由新鮮氣A和循環氣混合形成第一甲烷化反應器入口進氣，一反產品氣與新鮮氣B混合后形成第二甲烷化反應器入口進氣，二反產品氣一部分以循環氣進入第一甲烷化反應器，另一部分直接進入第三甲烷化反應器，第四甲烷化反應器入口進氣是三反產品氣。

所述的第二甲烷化反應器出口的二反產品氣部分循環至第一甲烷化反應中，循環比為0.5-3.0。

所述的工藝采用迷宮式循環壓縮機，進氣溫度為173℃-188℃。

所述進入每個甲烷化反應器入口溫度為250-350℃，第一甲烷合成反應器出口溫度為550℃~680℃，第二甲烷合成反應器出口溫度為550℃~680℃，第三甲烷合成反應器出口溫度為450℃~550℃，第四甲烷合成反應器出口溫度為350℃~450℃。